專利名稱：物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
技術(shù)背景國(guó)外電子封簽主要應(yīng)用在危險(xiǎn)品運(yùn)輸和集裝箱貨運(yùn)上，特別是易燃、易爆、放射性、劇毒性化學(xué)制劑等危險(xiǎn)品、貴重物品的運(yùn)輸。國(guó)內(nèi)電子封簽主要應(yīng)用在成品油物流運(yùn)輸中，以中石化成品油運(yùn)輸為例，對(duì)油罐車的管理基本上采用的是物理鉛封、紅外探頭以及車載視頻錄像的形式。此類封簽在實(shí)際使用中，存在許多不足之處。鉛封件屬于易耗品，不可重復(fù)使用，易替代、使用者對(duì)鉛封的管理難以到位，廢舊鉛封件的處理較難，且不環(huán)保；而探頭式封簽，極易被破解，破壞或更換均無法檢測(cè)，很難做到實(shí)時(shí)監(jiān)控；視頻監(jiān)控型封簽因無線信號(hào)容易被屏蔽，網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全面，盲區(qū)較多，超大數(shù)據(jù)傳輸無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，成本高，能耗大，較難普及。而現(xiàn)在的電子封簽大都采用的是單機(jī)版，無法與廣泛使用的物流配送系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，它基于GPS、GPRS的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前成品油物流運(yùn)輸管理有積極的影響，進(jìn)一步提高了物流運(yùn)輸自動(dòng)化管理水平。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括監(jiān)控中心、車載終端以及電子封簽和手持式施、解封器，監(jiān)控中心與車載終端無線通信，車載終端安置在車輛駕駛室，電子封簽安放在運(yùn)輸貨物的包裝箱閥蓋處，每個(gè)電子封簽配有全球唯一的電子編號(hào)，封簽含有狀態(tài)檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)閥蓋的開關(guān)狀態(tài)；手持式施、解封器由相關(guān)物流運(yùn)輸公司管理員持有，或油庫(kù)和加油站相關(guān)人員持有。所述監(jiān)控中心包括PC機(jī)，PC機(jī)通過無線通訊模塊與車載終端通信。所述車載終端設(shè)有微處理器，微處理器與無線通訊模塊、GPS模塊、聲音報(bào)警模塊、鍵盤、天線放大器以及狀態(tài)指示燈連接，微處理器內(nèi)置RF模塊，所述RF模塊與電子封簽或手持式施、解封器通過Zigbee通信。所述電子封簽包括微處理器，微處理器與狀態(tài)檢測(cè)傳感器和天線放大器連接，微處理器內(nèi)置RF模塊。所述手持式施、解封器包括微處理器，它與施封按鈕和解封按鈕以及天線放大器連接，微處理器內(nèi)置RF模塊。所述無線通訊模塊為GPRS或3G或4G或CDMA模塊。所述各微處理器型號(hào)為CC2431。本實(shí)用新型主要由監(jiān)控中心、車載終端、電子封簽和手持式施、解封器四部分組成，該系統(tǒng)無線通信示意圖如圖I所示。主機(jī)安放在監(jiān)控中心，其上運(yùn)行電子封簽監(jiān)控程序。車載終端安放在運(yùn)輸車輛駕駛室，電子封簽安放在運(yùn)輸貨物的包裝箱閥蓋處，如集裝箱閥門處，油罐車各進(jìn)、出油口處，每個(gè)電子封簽配有全球唯一的電子編號(hào)，封簽含有傳感器，可檢測(cè)閥蓋的開關(guān)狀態(tài)。手持式施、解封器由相關(guān)物流運(yùn)輸公司管理員持有，或油庫(kù)和加油站相關(guān)人員持有。工作過程如下管理者采取電子施解封取代傳統(tǒng)機(jī)械施解封的工作環(huán)節(jié)。在接收貨物裝箱或油罐車加滿油后，管理者通過手持式施、解封器與駕駛室內(nèi)的車載終端辦理確認(rèn)，明確封簽編號(hào)，同時(shí)將確認(rèn)信息加密后經(jīng)GPRS或3G、4G、CDMA方式上傳至監(jiān)控中心主機(jī)，此為施封。施封后，車載終端工作于監(jiān)控狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電子封簽的狀態(tài)，并定期上傳至監(jiān)控中心主機(jī)。到達(dá)目的地后，管理者查看報(bào)警信息和狀態(tài)指示燈的情況確認(rèn)是否異常，若正常辦理確認(rèn)并上傳，此為解封。解封后，終端脫離監(jiān)控狀態(tài)，處于待機(jī)的省電狀態(tài)，此時(shí)可正常開啟包裝箱卸貨物或油，卸完后亦辦理確認(rèn)，此為再次施封。車輛在整個(gè)運(yùn)輸過程中，必須辦理電子施、解封手續(xù)，否則車載終端和監(jiān)控中心會(huì)顯示報(bào)警信息。在每次解封與施封的時(shí)間段內(nèi)，電子封簽的狀態(tài)信息均不上傳。在運(yùn)輸過程中，車載終端會(huì)實(shí)時(shí)將車輛位置信息傳至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)管的目的。本實(shí)用新型的有益效果是可以進(jìn)行物流的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)當(dāng)前成品油物流運(yùn)輸管 理有積極的影響，進(jìn)一步提高了物流運(yùn)輸自動(dòng)化管理水平。

圖I為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2為手持式施解封器結(jié)構(gòu)圖。圖3為車載終端結(jié)構(gòu)圖。圖4為電子簽封結(jié)構(gòu)圖。圖5為車載終端控制流程圖。圖中，I.監(jiān)控中心，2.車載終端，3.電子封簽，4.手持式施、解封器，5. PC機(jī)，6.無線通訊模塊，7.處理器，8. GPS模塊，9. RF模塊，10.施封按鈕，11.解封按鈕，12.天線放大器，13.聲音報(bào)警模塊，14.鍵盤，15.狀態(tài)指示燈，16.狀態(tài)檢測(cè)傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖I中，該系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心I、車載終端2、電子封簽3和手持式施解封器4四部分組成。監(jiān)控中心I的主機(jī)采用高性能的PC機(jī)5，通過串口連接無線通訊模塊6即可，無線通訊模塊6采用型號(hào)為SM100S32-E的GPRS芯片，它支持GSM/GPRS數(shù)據(jù)、語音、短消息，通過AT命令對(duì)GPRS模塊控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)短信息的接收與發(fā)送。本系統(tǒng)中使用的命令如下AT+CSCA獲取短信中心號(hào)碼；AT+CMGF設(shè)置PDU模式；AT+CNMI開啟短信提醒；AT+CMGR讀短信;AT+CMGS發(fā)送信息；AT+CMGW寫短信息并存儲(chǔ)等。手持式施、解封器4的微處理器7基于CC2431芯片。它是Chipcon公司推出的用來實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。內(nèi)部集成了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核、128KBFlash ROM, 8KB RAM和CC2420射頻收發(fā)器RF模塊9，AES128安全協(xié)處理器；CC2420具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、晶振、電源等非常少的外圍電路就能在2. 4GHz頻段上工作。CC2591芯片是天線放大器12，用于天線與饋線間的超高頻放大，用于增大接收距離以及提高接收質(zhì)量。該手持式施、解封器4設(shè)置兩個(gè)按鈕，一個(gè)施封按鈕10，一個(gè)解封按鈕11。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。貨物裝載完成后，管理員按施封按鈕10，相應(yīng)命令加密后被RF模塊9無線發(fā)送。車載終端2接受到相應(yīng)信息并解碼后，讀取GPS信息，并檢測(cè)運(yùn)輸車輛電子封簽3狀態(tài)。若所有閥蓋正常關(guān)閉，加密后通過GPRS上傳施封信息，信息包括電子封簽3編號(hào)、時(shí)間、車輛位置信息等，終端進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。若有一個(gè)閥蓋沒有關(guān)閉好，車載終端2進(jìn)行聲光報(bào)警，直到閥蓋關(guān)閉好。到達(dá)目的地后，管理員首先確認(rèn)車載終端2是否有報(bào)警信息，確認(rèn)狀態(tài)指示燈是否正常。若一切正常，按手持式施解封器3的解封按鈕11，相應(yīng)命令加密后被無線發(fā)送。車載終端2接受到相應(yīng)信息后，上傳解封電子封簽3信息以及車輛位置信息。若有報(bào)警信息，管理員不解封，進(jìn)行相應(yīng)處理。車載終端2安放在駕駛室，施封后監(jiān)管運(yùn)輸車上的電子封簽3。在監(jiān)控期間如果電 子封簽3斷電、更換或未經(jīng)解封私自打開任何一個(gè)閥蓋均有報(bào)警信息記錄。該報(bào)警信息除上傳到監(jiān)控中心I外，在車載終端2上進(jìn)行相應(yīng)的聲光報(bào)警指示并存儲(chǔ)。它主要有芯片型號(hào)為CC2431的微處理器7、鍵盤14、天線放大器12、聲音報(bào)警模塊13、狀態(tài)指示燈15以及GPRS模塊6、GPS模塊8組成。其硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。芯片CC2431負(fù)責(zé)控制整個(gè)車載終端2的操作。施封后該處理器通過內(nèi)置的RF模塊9即型號(hào)為CC2420射頻收發(fā)器RF模塊9定時(shí)讀取電子封簽3的編號(hào)以及狀態(tài)信息，若二者之一出現(xiàn)異常，就存儲(chǔ)、上傳和報(bào)警。鍵盤14主要用于設(shè)置定時(shí)時(shí)間，一個(gè)定時(shí)時(shí)間是車載終端2定時(shí)查詢電子封簽3狀態(tài)的時(shí)間，另一定時(shí)時(shí)間是上傳車輛位置信息的時(shí)間。在監(jiān)控狀態(tài)下，如果電子封簽3狀態(tài)正常，只定時(shí)加密上傳車輛信息，包含車輛的經(jīng)緯度、時(shí)間、運(yùn)行速度等；若電子封簽3狀態(tài)異常，終端除聲光報(bào)警外，在加密上傳車輛信息中，附加電子封簽3編號(hào)及異常狀態(tài)。車載每個(gè)電子封簽3對(duì)應(yīng)一個(gè)紅色狀態(tài)指示燈15，打開紅燈亮，關(guān)閉紅燈滅；另外，還有兩個(gè)通用狀態(tài)指示燈15，一個(gè)綠燈、一個(gè)黃燈。綠燈指示施、解封狀態(tài)，綠燈亮施封，綠燈滅解封；黃燈指示報(bào)警狀態(tài)，黃燈亮有報(bào)警，黃燈滅無報(bào)警，與紅燈配合可知那個(gè)電子封簽3處于違法操作報(bào)警狀態(tài)。電子封簽3安裝在貨物的包裝箱閥蓋處，它含有狀態(tài)檢測(cè)傳感器16，用于檢測(cè)閥蓋的開關(guān)狀態(tài)。其硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。狀態(tài)檢測(cè)傳感器16可根據(jù)實(shí)際貨物的包裝箱特征來選擇。一種實(shí)現(xiàn)方式是采用常閉型的磁簧開關(guān)P112-BL1-035。使用時(shí)將磁簧開關(guān)安裝于閥蓋上，磁鐵安裝于箱體的頂端。如果閥蓋未鎖好或是閥蓋未關(guān)好，磁簧開關(guān)將會(huì)是閉合的；閥蓋關(guān)好后，由于磁鐵的作用，使磁簧開關(guān)打開。微處理器7檢測(cè)該信號(hào)即可判斷閥蓋的開關(guān)狀態(tài)。微處理器7把電子封簽3編號(hào)和狀態(tài)通過處理器內(nèi)置的RF模塊9即射頻芯片CC2420加密上傳到車載終端2。在軟件架構(gòu)上，主要分車載終端2、電子封簽3、手持式施解封器4以及監(jiān)控中心I主機(jī)四套軟件。其中，關(guān)鍵軟件是運(yùn)行于車載終端2的軟件和運(yùn)行于監(jiān)控中心I主機(jī)上的監(jiān)控程序。車載終端2處于關(guān)鍵位置，與其它三個(gè)部件都有通信。通過GPRS與監(jiān)控中心I主機(jī)通信，上報(bào)車輛信息和封簽狀態(tài)；與電子封簽3通信，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電子封簽3狀態(tài)的讀取、和聲光報(bào)警指示等；通過無線通訊模塊與手持式施解封器4通信，接收施、解封命令。軟件使用NesC語言開發(fā)，收發(fā)的信息使用處理器內(nèi)置的AES128協(xié)處理器進(jìn)行加解密。軟件流程如圖5所不。電子封簽3接收到車載終端2發(fā)送的有效驗(yàn)證碼后，讀取磁簧開關(guān)的狀態(tài)，若閉合，標(biāo)識(shí)閥蓋開啟，否則，閥蓋閉合。電子封簽3把自己的編號(hào)和閥蓋的狀態(tài)發(fā)送到車載終端2。該程序主要是封簽防碰撞算法，使用NesC語言開發(fā)。當(dāng)車載多個(gè)電子封簽3時(shí)，同時(shí)接收到終端發(fā)送的驗(yàn)證碼后，不同封簽返回的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生重疊，導(dǎo)致終端對(duì)接收信號(hào)解碼錯(cuò)誤。因此，必須研究封簽防碰撞算法，使終端可靠、快速的接收封簽信息。在本系統(tǒng)中，因車載電子封簽3相對(duì)較少，可采用時(shí)隙ALOHA算法，大大降低算法設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。監(jiān)控主機(jī)軟件是后臺(tái)數(shù)據(jù)管理與實(shí)時(shí)監(jiān)控的核心。它負(fù)責(zé)接收并存儲(chǔ)所有車載終端2發(fā)來的信息。服務(wù)器的軟件編寫比較復(fù)雜，在下層需要與串口通信，接收終端發(fā)來的短消息；上層要為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，因此選用高級(jí)的商用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)較為合適，如Microsoft SQL server。監(jiān)控軟件運(yùn)行在Windows平臺(tái)上,使用C語言開發(fā)。 該監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)以下功能(I)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能定時(shí)接受短消息，解析相關(guān)信息并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，若有報(bào)警信息，實(shí)時(shí)顯示報(bào)警車輛信息、所處位置、報(bào)警類型，司機(jī)信息等。(2)控制功能對(duì)某車載終端發(fā)送相關(guān)施解封命令，對(duì)終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。(3)錄入功能駕駛員身份記錄，姓名、身份證號(hào)和機(jī)動(dòng)車駕駛證號(hào)；車輛信息記錄，車輛識(shí)別代號(hào)、車牌號(hào)碼；管理員信息記錄，姓名、身份證號(hào)和手持式施解封器的編號(hào)。(4)關(guān)聯(lián)功能確認(rèn)每次運(yùn)輸?shù)钠鹗嫉攸c(diǎn)，目的地點(diǎn)，所用時(shí)間，相關(guān)聯(lián)的駕駛?cè)藛T，車輛信息、車載終端編號(hào)以及電子封簽編號(hào)。(5)查詢功能查詢某次運(yùn)輸?shù)挠涗洠治鍪欠裼蟹欠ú僮鳜F(xiàn)象發(fā)生；配合地圖查詢車輛行走路線。(6)數(shù)據(jù)備份、報(bào)表生成歷史數(shù)據(jù)備份，查詢結(jié)果生成規(guī)定格式報(bào)表，以便考核管理。
權(quán)利要求1.一種物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，它包括監(jiān)控中心、車載終端以及電子封簽和手持式施、解封器，監(jiān)控中心與車載終端無線通信，車載終端設(shè)置在車輛駕駛室，電子封簽安放在運(yùn)輸貨物的包裝箱閥蓋處，每個(gè)電子封簽配有全球唯一的電子編號(hào)，封簽含有狀態(tài)檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)閥蓋的開關(guān)狀態(tài)；手持式施、解封器由相關(guān)物流運(yùn)輸公司管理員持有，或油庫(kù)和加油站相關(guān)人員持有。
2.如權(quán)利要求I所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述監(jiān)控中心包括PC機(jī)，PC機(jī)通過無線通訊模塊與車載終端通信。
3.如權(quán)利要求I所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述車載終端設(shè)有微處理器，微處理器與無線通訊模塊、GPS模塊、聲音報(bào)警模塊、鍵盤、天線放大器以及狀態(tài)指示燈連接，微處理器內(nèi)置RF模塊，所述RF模塊與電子封簽或手持式施、解封器通過Zigbee 通信。
4.如權(quán)利要求I所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述電子封簽包括微處理器，微處理器與狀態(tài)檢測(cè)傳感器和天線放大器連接，微處理器內(nèi)置RF模塊。
5.如權(quán)利要求I所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述手持式施、解封器包括微處理器，它與施封按鈕和解封按鈕以及天線放大器連接，微處理器內(nèi)置RF模塊。
6.如權(quán)利要求2或3所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述無線通訊模塊為GPRS或3G或4G或CDMA模塊。
7.如權(quán)利要求3或4或5所述的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述各微處理器型號(hào)為CC2431。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，它基于GPS、GPRS的物流電子封簽無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)前成品油物流運(yùn)輸管理有積極的影響，進(jìn)一步提高了物流運(yùn)輸自動(dòng)化管理水平。它包括監(jiān)控中心、車載終端以及電子封簽和手持式施、解封器，監(jiān)控中心與車載終端無線通信，車載終端設(shè)置在車輛駕駛室，電子封簽安放在運(yùn)輸貨物的包裝箱閥蓋處，每個(gè)電子封簽配有全球唯一的電子編號(hào)，封簽含有狀態(tài)檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)閥蓋的開關(guān)狀態(tài)；手持式施、解封器由相關(guān)物流運(yùn)輸公司管理員持有，或油庫(kù)和加油站相關(guān)人員持有。
文檔編號(hào)G06Q50/28GK202548908SQ20122017102
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者張瑞華, 賈智平 申請(qǐng)人:山東大學(xué)